(57)【要約】【課題】通信インターフェイスを受動素子のみで構成するように工夫して、安価に、かつ、低消費電力で駆動させられる通信装置用受信ユニットを提供する。【解決手段】ネットワーク１０に接続されている入力端３１０と、入力端３１０に対して順方向に直列接続されている第１のダイオード群３３０と、入力端３１０に対して逆方向に直列接続されている第２のダイオード群３４０と、第１のダイオード群３３０を構成するダイオード３４１，３４２間の点と第２のダイオード群３４０を構成するダイオード３４１，３４２間の点との結合線上に設けられた入力バッファ３６０と、入力バッファ３６０に接続された出力端３７０と、を備える。【選択図】  図３
2011093190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークに接続されている入力端と、
前記入力端に対して順方向に直列接続されている第１のダイオード群と、
前記入力端に対して逆方向に直列接続されている第２のダイオード群と、
前記第１のダイオード群を構成するダイオード間の点と前記第２のダイオード群を構成するダイオード間の点との結合線と、
前記結合線に接続されるとともにディジタル通信装置用受信ユニット本体の外部に設けられる入力バッファに接続される出力端と、を備えるディジタル通信装置用受信ユニット。
【請求項２】
前記第１及び第２のダイオード群の少なくとも一方に、抵抗が付加されている、請求項１記載のディジタル通信装置用受信ユニット。
【請求項３】
前記入力端と、前記第１及び第２のダイオード群との間に、容量素子を直列的に設けた、請求項１乃至２記載のディジタル通信装置用受信ユニット。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか記載のディジタル通信装置用受信ユニットと、前記外部入力バッファとを備えるとともに、
前記入力端が前記ネットワークに接続可能であり、かつ、
当該出力端が前記入力バッファに接続されるディジタル通信装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか記載のディジタル通信装置用受信ユニットを備える複数のディジタル通信装置と、
前記各ディジタル通信装置を相互に接続するネットワークとを備える、ディジタル通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタル通信装置用受信ユニット、ディジタル通信装置及びディジタル通信システムに関し、特に、ネットワークに接続される複数の通信端末のうち少なくとも１台以上に対して設けられる、ディジタル通信装置用受信ユニット、ディジタル通信装置及びディジタル通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、米国電子工業会によって標準化されたシリアル通信の規格の一つに、ＲＳ−４８５という規格が存在する。この規格は、バス型のマルチポイント接続に対応し、最大で３２台までの複数対複数接続のディジタル通信システムに採用可能なものである。この種のディジタル通信システムを構成するディジタル通信装置は、能動素子を含むＲＳ−４８５トランシーバと称される通信インターフェイスが設けられている。【０００３】
【非特許文献１】ｈｔｔｐ：／／ｅ−ｗｏｒｄｓ.ｊｐ／ｗ／ＲＳ−４８５.ｈｔｍｌ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ＲＳ−４８５トランシーバは、能動素子を含んでいることから、相対的に高価な装置である。このため、ディジタル通信装置がコストアップし、ひいては、ディジタル通信システム全体もコストアップしてしまうという問題がある。【０００５】
また、ＲＳ−４８５トランシーバは、能動素子を含んでいることから、相対的に消費電力が大きい。このため、ディジタル通信システムのランニングコストの面からも問題がある。【０００６】
そこで、本発明は、通信インターフェイスを受動素子のみで構成するように工夫して、安価に、かつ、低消費電力で駆動させられる、ディジタル通信装置用受信ユニット、ディジタル通信装置及びディジタル通信システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のディジタル通信装置用受信ユニット、ディジタル通信装置及びディジタル通信システムは、
ネットワークに接続されている入力端と、
前記入力端に対して順方向に直列接続されている第１のダイオード群と、
前記入力端に対して逆方向に直列接続されている第２のダイオード群と、
前記第１のダイオード群を構成するダイオード間の点と前記第２のダイオード群を構成するダイオード間の点との結合線と、
前記結合線に接続されるとともにディジタル通信装置用受信ユニット本体の外部に設けられる入力バッファに接続される出力端と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態１に係る模式的なディジタル通信システムの構成図である。
【図２】図１のＡ点〜Ｄ点における電圧値を示すグラフである。
【図３】図１の中央通信装置２２及び端末装置２４〜２７に設けられているディジタル通信装置用受信ユニット３００の回路構成図である。
【図４】図３のａ点及びｂ点での電圧値を示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態２に係るディジタル通信装置用受信ユニット３００回路構成図である。
【符号の説明】
【０００９】
１０  通信ネットワーク
２２  中央通信装置
２４〜２７  端末装置
３００  受信ユニット
３１０  入力端
３２０  容量素子
３３０  第１のダイオード群
３４０  第２のダイオード群
３６０  入力バッファ
３７０  出力端
【発明の実施の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１１】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る模式的なディジタル通信システムの構成図である。図１には、いわゆるマルチドロップ式のディジタル通信システムを示している。この通信システムは、プログラマブルリレーコントローラ（ＰＬＣ）用ネットワークに代表される有線のＩ／Ｏ制御用通信ネットワーク（以下、単に「ネットワーク」と称する。）１０と、ネットワーク１０に対して接続されている中央通信装置２２と、中央通信装置２２に対してマルチポイント接続されていて固有のアドレスが設定される端末装置２４〜２７とを備える。
【００１２】
なお、ネットワーク１０は、信号伝送ラインとグランドラインなどの、少なくとも物理的に２本のラインを含むものである。また、図１には、４台の端末装置２４〜２７を例示しているが、端末装置の台数は、これよりも多くても少なくてもよい。
【００１３】
図２は、図１のＡ点〜Ｄ点における電圧値を示すグラフである。ここでは、中央通信装置２２からネットワーク１０に対して出力される信号の電圧値が高い場合をハイレベルの電圧値で示し、当該信号の電圧値が低い場合をローレベルの電圧値で示している。
【００１４】
ネットワーク１０の電圧降下、及び、端末装置２４〜２７の電圧降下により、Ａ点からＤ点に向けて徐々に、ハイレベル時の電圧値は低下していく。
【００１５】
一例を示すと、Ａ点におけるハイレベル時の電圧値が例えば７．０Ｖであるとすると、
Ｂ点におけるハイレベル時の電圧値は例えば６．２Ｖとなり、
Ｃ点におけるハイレベル時の電圧値は例えば５．５Ｖとなり、
Ｄ点におけるハイレベル時の電圧値は例えば５．０Ｖとなる、というように、反比例的に低下していくことになる。
【００１６】
図３は、図１の中央通信装置２２及び端末装置２４〜２７に設けられているディジタル通信装置用受信ユニット３００の回路構成図である。図３に示すように、ディジタル通信装置用受信ユニット３００には、ネットワーク１０の信号伝送ラインが接続される入力端３１０が設けられている。
【００１７】
入力端３１０には、例えば、ハイパスフィルターとして機能する容量素子３２０が直列接続されている。容量素子３２０の条件は、入力電圧の周波数に応じて適宜決定すればよい。なお、容量素子３２０は、ネットワーク１０のグランドライン側の入力端（図示せず）に直列接続してもよいし、信号伝送ライン側の入力端３１０とグランドライン側の入力端との双方に容量素子をそれぞれ直列接続してもよい。
【００１８】
容量素子３２０には、第１のダイオード群３３０が順方向に直列接続されて、かつ、第２のダイオード群３４０が逆方向に直列接続されている。第１のダイオード群３３０は、入力端３１０によって入力された電圧を分圧することによって、主として、図３内のｂ点の電圧値をハイレベルとするものである。
【００１９】
一方、第２のダイオード群３４０は、第１のダイオード群３３０が少なからず容量を有しているので、その容量に蓄電された電荷を、入力端３１０側に向けて電流として流すことによって、図３内のｂ点の電圧をローレベルに戻すものである。
【００２０】
本実施形態では、第１のダイオード群３３０としては、例えば５つのダイオードを備えている様子を示している。第２のダイオード群３４０としては、例えば２つのダイオードを備えている様子を示している。もっとも、第１のダイオード群３３０及び第２のダイオード群３４０の各ダイオード数は例示であり、これらに限定されるものではない。
【００２１】
各ダイオード３３１〜３３５，３４１，３４２は、同一性能のものとしてもよいし、そうでなくてもよい。ただし、後述するように、各ダイオード３３１〜３３５，３４１，３４２の条件は、入力端３１０によって入力された電圧を各ダイオード３３１〜３３５によって分圧できるようにすることと、ダイオード３３２からダイオード３３５に向けて電流が流れるようにすることと、ダイオード３４１からダイオード３４２に向けて電流が流れるようにすることとが必須である。
【００２２】
具体的には、例えば、上記分圧の条件としては、各ダイオード３３１〜３３５は、それぞれ、例えば１Ｖの電圧降下を生じさせるものとすればよい。そうすると、図３内のｂ点での電圧値は、ａ点の電圧値が５Ｖ以上の場合には、ダイオード３３１〜３３５によって１：４に分圧されるので４Ｖに固定される。
【００２３】
第１のダイオード群３３０を構成するダイオード３３１，３３２間と、第２のダイオード群３４０を構成するダイオード３４１，３４２間とは、結合線３５０によって結ばれている。また、第１のダイオード群３３０と第２のダイオード群３４０とは、ともに、ダイオード３３５，３４１を通じて、グランドに接地されている。
【００２４】
なお、図３の場合には、結合線３５０をダイオード３３１，３３２間に接続しているが、例えば結合線３５０をダイオード３３２，３３３間に接続してもよい。この場合、仮に、ダイオード３３１〜３３５を同一条件のものから構成しているのであれば、上記例のａ点の電圧値が５Ｖ以上の場合には、ダイオード３３１〜３３５によって２：３に分圧されるので３Ｖに固定される。
【００２５】
また、結合線３５０には、出力端３７０が接続されている。出力端３７０には、端末装置２４等の内部に設けられているシュミットトリガ付きバッファなど、ディジタル通信装置用受信ユニット３００の外部に設けられている入力バッファ３６０が接続されている。
【００２６】
つぎに、ディジタル通信装置用受信ユニット３００の動作について説明する。ディジタル通信装置用受信ユニット３００は、ネットワーク１０から供給される信号の電圧を入力端３１０で受ける。この入力電圧値がハイレベルのときには、ダイオード３３５の下流が接地されているため、第１のダイオード群３３０に電流が流れる。
【００２７】
その後、入力端３１０で受けた入力電圧の値がローレベルになったときには、第１のダイオード群３３０の容量に蓄電された電荷は、入力端３１０が相対的に低電圧となるので、電流となって第２のダイオード群３４０に流れる。
【００２８】
図４は、図３のａ点及びｂ点での電圧値を示すグラフである。ここでは、端末装置２４に内蔵されているディジタル通信装置用受信ユニット３００の例を示しており、ａ点の入力電圧が外来誘導や反射波などによる変形により５Ｖ以上となった場合を示している。また、図４の説明では、各ダイオード３３１〜３３５が１Ｖの電圧降下を生じさせるものとする。
【００２９】
入力端３１０で受ける入力電圧の値がハイレベルのとき、すなわち、ａ点の電圧値が５Ｖ以上のときには、ｂ点の電圧値は、第１のダイオード群３３０の電圧降下によって４Ｖとなる。このため、４Ｖよりも低電圧である電圧値を、入力バッファ３６０のハイレベル側スレッシュホールド（Ｈ）とすればよい。
【００３０】
一般的には、この電圧値は３．５Ｖとされている。同様に、入力バッファ３６０のローレベル側スレッシュホールド（Ｌ）を決定すればよく、一般的には、この電圧値は０．８Ｖとされている。
【００３１】
入力端３１０に対して、例えば１０Ｖといった高電圧の信号が入力された場合であっても、各ダイオード３３１〜３３５，３４１〜３４２がクリッパとして機能することになる。このため、高電圧値がクリップされるので、入力バッファ３６０の破壊は防止できる。
【００３２】
なお、比較例的に述べると、入力端３１０によって入力された入力電圧を分圧するのであれば、必ずしも各ダイオード３３１〜３３５，３４１〜３４２を用いる必要はない。当業者であれば、これらに代えて、それらのすべてを抵抗素子とすることが一般的であろう。
【００３３】
しかし、上記のように、入力端３１０によって入力された入力電圧が１０Ｖという高電圧の場合には、各ダイオード３３１〜３３５，３４１〜３４２に代えて、それらのすべてを抵抗素子とすると、入力バッファ３６０に８Ｖといった破壊的な電圧が印加されることになるという問題がある。
【００３４】
また、各ダイオード３３１〜３３５，３４１〜３４２に代えて、それらのすべてを抵抗素子とすると、ネットワーク１０に接続される端末装置の台数が増加するにつれて、各抵抗素子での電圧降下量が嵩むことになる。したがって、中央通信装置２２から物理的に遠方に位置する端末装置の入力バッファ３６０の入力値は、その閾値を下回り、通信不能となる。
【００３５】
換言すれば、入力端３１０によって入力された入力電圧を分圧するために、各ダイオード３３１〜３３５，３４１〜３４２に代えて、それらのすべてを抵抗素子とすると、ディジタル通信システム全体として通信不能とならないようにするためには、ネットワーク１０に接続される端末装置の台数が制約されるという問題もある。
【００３６】
そこで、本実施形態では、入力端３１０によって入力された入力電圧を分圧するために抵抗素子を用いるのではなく、各ダイオード３３１〜３３５，３４１〜３４２を用いて、ディジタル通信装置用受信ユニット３００を構成している。
【００３７】
もっとも、図３に示すディジタル通信装置用受信ユニット３００において、抵抗素子を用いるべきでないということを言及してはいない点に留意されたい。実施形態２で後述するように、第１及び第２のダイオード３３０，３４０に対して、一定条件下で抵抗素子を付加すると種々のメリットがある。
【００３８】
また、図３の回路構成図から明らかなように、ディジタル通信装置用受信ユニット３００は、そのすべての素子が受動素子で構成されている点は、本実施形態のユニークな点である。このため、従来のように、ディジタル通信装置用受信ユニット３００は高価とならないし、また、その消費電力は小さくて済む。
【００３９】
（実施形態２）
図５は、本発明の実施形態２に係るディジタル通信装置用受信ユニット３００回路構成図であり、図３に対応するものである。本実施形態では、端末装置の台数が増加した場合、或いは、ネットワーク１０の配線長が増加した場合に好適なディジタル通信システムについて説明する。
【００４０】
図５には、図３に示した第１のダイオード群３３０に対して抵抗３３６を付加し、かつ、第２のダイオード群３４０に対して抵抗３４６を付加している。また、第１のダイオード群３３０，第２のダイオード群３４０におけるダイオードの数は、例示ではあるが、それぞれ２つとしている。
【００４１】
抵抗３３６，３４６は、それぞれ、数ｋΩ〜数ＭΩの抵抗値のものを適宜選択すればよい。具体的には、抵抗３３６，３４６の抵抗値は、ディジタル通信システムの使用環境におけるノイズの強さと、ディジタル通信システムを動作させるためにディジタル通信装置用受信ユニット３００に必要な最低電流値とに基づいて選択すればよい。
【００４２】
また、各ダイオード３３２等は、入力端３１０で受ける信号の周波数に十分対応できるものを選択すればよい。この種のダイオードとしては、例えば、ショットキーバリアダイオードを選択することができるが、これに限定されるものではない。
【００４３】
なお、図５では、抵抗３３６，３４６を、各々、ダイオード３３２，３４２の下流に接続している状態を示しているが、抵抗３３６，３４６は、ダイオード３３２，３４２の上流に接続してもよい。また、第１及び第２のダイオード群３３０，３４０に対して、抵抗３３６，３４６の双方を付加するのではなく、これらのうち、いずれか一方のみを付加してもよい。
【００４４】
ここで、ディジタル通信装置用受信ユニット３００に対して抵抗３３６のみ付加した場合のメリットとしては、以下のものがあげられる。すなわち、ディジタル通信装置用受信ユニット３００がネットワーク１０から供給される信号の電圧を入力端３１０で受けた場合、入力電圧値がハイレベルのときには、既述のように、当該電圧に基づく電流がディジタル通信装置用受信ユニット３００の第１のダイオード群３３０に流れる。
【００４５】
しかし、第１のダイオード群３３０に流れる電流は、抵抗３３６の抵抗値にもよるが、相対的にみれば流れにくい。なぜなら、抵抗３３６を付加したことによって、第１のダイオード群３３０に電流が流れにくくなるためである。
【００４６】
また、ディジタル通信装置用受信ユニット３００に対して抵抗３３６のみ付加すると、抵抗３３６の抵抗値を適宜選択することによって、ｂ点で得られるハイレベルの電圧値を、図３の場合と同様もしくは高い値とすることができる。
【００４７】
したがって、ディジタル通信装置用受信ユニット３００に対して抵抗３３６のみ付加した場合のメリットとしては、ディジタル通信装置用受信ユニット３００がネットワーク１０を伝播する信号波形から吸収するエネルギーを、図３のものに比して相対的に小さくできるといえる。また、この実施形態では、ａ点に破壊的ノイズが供給されたとしても、ｂ点に到達するエネルギーは極めて小さくなる。したがって、上記破壊的ノイズによる破壊は、バッファ３６０に標準的に装備されている保護回路により回避される。
【００４８】
一方、ディジタル通信装置用受信ユニット３００に対して抵抗３４６のみ付加した場合のメリットも、抵抗３３６を設けた場合と同様である。すなわち、ディジタル通信装置用受信ユニット３００がネットワーク１０から供給される信号の電圧を入力端３１０で受けた場合、入力電圧値がローレベルのときに、第２のダイオード群３４０に流れる電流が少なくなるので、ネットワーク１０を伝播する信号波形への影響を少なくすることなどが可能となる。
【００４９】
また、ディジタル通信装置用受信ユニット３００に対して抵抗３３６，３４６の双方を付加した場合のメリットとしては、上記の各メリットに加えて、ネットワーク１０を伝播する信号波形へのエネルギー変動をハイレベル時とローレベル時共に微量とすることができるので、ネットワーク１０を伝播する信号波形を変形させるような影響を与えにくいというメリットがある。特に、抵抗３３６，３４６の抵抗値を近似させた場合には、当該影響をより抑えることが可能となる。
【産業上の利用分野】
【００５０】
本発明は、ディジタルＸ線撮像装置及び超音波撮像装置などの医療機器、レジ釣銭機及びＡＴＭ装置などの硬貨紙幣自動支払機、プリンタ及びスキャナなどのＯＡ機器、切符及び飲料水等の自動販売機内の通信システムなどに好適に用いることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2011093190.tif 000007
【国際調査報告】
2011093190.tif 000008
2011093190.tif 000009
2011093190.tif 000010